Fermi-paradokset etter en bølge av eksoplanetfunn

I galaksen RX J1131-1231 har et team av astrofysikere fra University of Oklahoma oppdaget den første kjente gruppen av planeter utenfor Melkeveien. Objektene "sporet" av gravitasjonsmikrolinseteknikken har forskjellige masser - fra måne til Jupiter-lignende. Gjør denne oppdagelsen Fermi-paradokset mer paradoksalt?

Det er omtrent like mange stjerner i galaksen vår (100-400 milliarder), omtrent like mange galakser i det synlige universet – så det er en hel galakse for hver stjerne i vår enorme Melkevei. Generelt i 10 år²² til 10²⁴ stjerner. Forskere har ingen konsensus om hvor mange stjerner som ligner på vår sol (dvs. lik i størrelse, temperatur, lysstyrke) - estimater varierer fra 5 % til 20 %. Ta den første verdien og velge det minste antallet stjerner (10²²), får vi 500 billioner eller en milliard milliarder stjerner som Solen.

I følge PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) studier og estimater, dreier minst 1 % av stjernene i universet rundt en planet som er i stand til å bære liv - så vi snakker om antallet 100 milliarder milliarder planeter med lignende egenskaper til jorden. Hvis vi antar at etter milliarder av år med eksistens vil bare 1 % av jordens planeter utvikle liv, og 1 % av dem vil ha evolusjonært liv i en intelligent form, vil dette bety at det er en biljardplanet med intelligente sivilisasjoner i det synlige universet.

Hvis vi bare snakker om galaksen vår og gjentar beregningene, forutsatt det nøyaktige antallet stjerner i Melkeveien (100 milliarder), konkluderer vi med at det sannsynligvis er minst en milliard jordlignende planeter i galaksen vår. og 100 XNUMX. intelligente sivilisasjoner!

Noen astrofysikere setter sjansen for at menneskeheten blir den første teknologisk avanserte arten til 1 av 10.²²det vil si at den forblir ubetydelig. På den annen side har universet eksistert i omtrent 13,8 milliarder år. Selv om sivilisasjoner ikke dukket opp i løpet av de første få milliarder årene, var det fortsatt lang tid før de gjorde det. Forresten, hvis det etter den endelige elimineringen i Melkeveien "bare" var tusen sivilisasjoner og de ville ha eksistert i omtrent samme tid som vår (så langt omtrent 10 XNUMX år), så har de mest sannsynlig allerede forsvunnet, dø ut eller samle andre utilgjengelige for vår nivåutvikling, noe som vil bli diskutert senere.

Legg merke til at selv "samtidig" eksisterende sivilisasjoner kommuniserer med vanskeligheter. Om så bare av den grunn at hvis det bare var 10 tusen lysår, ville det tatt dem 20 tusen lysår å stille et spørsmål og deretter svare på det. år. Når vi ser på jordens historie, kan det ikke utelukkes at i en slik periode kan en sivilisasjon oppstå og forsvinne fra overflaten ...

Ligning bare fra ukjente

I forsøket på å vurdere om en fremmed sivilisasjon faktisk kunne eksistere, Frank Drake på 60-tallet foreslo han den berømte ligningen - en formel hvis oppgave er å "memanologisk" bestemme eksistensen av intelligente raser i vår galakse. Her bruker vi et begrep laget for mange år siden av Jan Tadeusz Stanisławski, en satiriker og forfatter av radio- og fjernsyns «forelesninger» om «anvendt manologi», fordi det ordet virker passende for disse betraktningene.

ifølge Drake-ligning – N, antallet utenomjordiske sivilisasjoner som menneskeheten kan kommunisere med, er et produkt av:

R_* er hastigheten for stjernedannelse i vår galakse;

f_p er prosentandelen av stjerner med planeter;

n_e er gjennomsnittlig antall planeter i den beboelige sonen til en stjerne, dvs. de som liv kan oppstå på;

f_l er prosentandelen av planeter i den beboelige sonen som liv vil oppstå på;

f_i er prosentandelen av bebodde planeter hvor livet vil utvikle intelligens (dvs. skape en sivilisasjon);

f_c - prosentandelen av sivilisasjoner som ønsker å kommunisere med menneskeheten;

L er gjennomsnittlig levetid for slike sivilisasjoner.

Som du kan se, består ligningen av nesten alle ukjente. Tross alt vet vi verken den gjennomsnittlige varigheten av eksistensen av en sivilisasjon, eller prosentandelen av de som ønsker å kontakte oss. Ved å erstatte noen resultater med "mer eller mindre"-ligningen, viser det seg at det kan være hundrevis, om ikke tusenvis, av slike sivilisasjoner i vår galakse.

Drake-ligningen og dens forfatter

Sjelden jord og onde romvesener

Selv ved å erstatte konservative verdier med komponentene i Drake-ligningen, får vi potensielt tusenvis av sivilisasjoner som ligner på vår eller mer intelligente. Men i så fall, hvorfor kontakter de oss ikke? Dette såkalte Paradokset til Fermiego. Han har mange «løsninger» og forklaringer, men med dagens teknologiske tilstand – og enda mer for et halvt århundre siden – er de alle som gjetting og blindskyting.

Dette paradokset blir for eksempel ofte forklart sjeldne jordarters hypoteseat planeten vår er unik på alle måter. Trykk, temperatur, avstand fra solen, aksial tilt eller strålingsskjermende magnetfelt velges slik at liv kan utvikle seg og utvikle seg så lenge som mulig.

Selvfølgelig oppdager vi flere og flere eksoplaneter i økosfæren som kan være kandidater for beboelige planeter. Nylig ble de funnet nær den nærmeste stjernen til oss - Proxima Centauri. Kanskje, til tross for likhetene, er ikke de "andre jordene" som finnes rundt fremmede soler "nøyaktig de samme" som planeten vår, og bare i en slik tilpasning kan det oppstå en stolt teknologisk sivilisasjon? Kan være. Imidlertid vet vi, selv om vi ser på jorden, at livet trives under veldig "upassende" forhold.

Selvfølgelig er det en forskjell mellom å administrere og bygge Internett og å sende Tesla til Mars. Problemet med unikhet kunne løses hvis vi et sted i verdensrommet kunne finne en planet akkurat som Jorden, men blottet for teknologisk sivilisasjon.

Når man skal forklare Fermi-paradokset, snakker man noen ganger om det såkalte dårlige romvesener. Dette forstås på forskjellige måter. Så disse hypotetiske romvesenene kan være "sinte" over at noen vil plage dem, gripe inn og plage - så de isolerer seg, reagerer ikke på mothaker og vil ikke ha noe med noen å gjøre. Det er også fantasier om "naturlig onde" romvesener som ødelegger hver sivilisasjon de møter. De svært teknologisk avanserte selv ønsker ikke at andre sivilisasjoner skal hoppe foran og bli en trussel mot dem.

Det er også verdt å huske at livet i verdensrommet er utsatt for forskjellige katastrofer som vi kjenner fra planetens historie. Vi snakker om isbreer, voldsomme reaksjoner fra stjernen, bombardement av meteorer, asteroider eller kometer, kollisjoner med andre planeter eller til og med stråling. Selv om slike hendelser ikke steriliserer hele planeten, kan de være slutten på sivilisasjonen.

Noen utelukker heller ikke at vi er en av de første sivilisasjonene i universet – om ikke den første – og at vi ennå ikke har utviklet oss nok til å kunne ta kontakt med mindre avanserte sivilisasjoner som oppsto senere. Hvis dette var slik, ville problemet med å søke etter intelligente vesener i utenomjordisk rom fortsatt være uløselig. Dessuten kan en hypotetisk "ung" sivilisasjon ikke være yngre enn oss med bare noen få tiår for å kunne kontakte den eksternt.

Vinduet er heller ikke for stort foran. Teknologien og kunnskapen til en tusen år gammel sivilisasjon kan ha vært like uforståelig for oss som den er i dag for en mann fra korstogene. Sivilisasjoner som er mye mer avanserte vil være som vår verden for maur fra en maurtue ved veien.

Spekulative såkalte Kardashevo skalahvis oppgave det er å kvalifisere de hypotetiske nivåene av sivilisasjon i henhold til mengden energi de forbruker. Ifølge henne er vi ikke engang en sivilisasjon ennå. type I, det vil si en som har mestret evnen til å bruke energiressursene til sin egen planet. Sivilisasjon type II i stand til å bruke all energien rundt stjernen, for eksempel ved å bruke en struktur kalt en "Dyson-sfære". Sivilisasjon type III I følge disse antakelsene fanger den all energien til galaksen. Husk imidlertid at dette konseptet ble skapt som en del av en uferdig Tier I-sivilisasjon, som inntil nylig ble ganske feilaktig fremstilt som en Type II-sivilisasjon som forsøkte å bygge en Dyson-sfære rundt stjernen sin (anomalier i stjernelys). KIK 8462852).

Hvis det fantes en sivilisasjon av type II, og enda mer III, ville vi definitivt sett den og tatt kontakt med oss ​​- noen av oss tror det, og argumenterer videre for at siden vi ikke ser eller på annen måte blir kjent med slike avanserte romvesener, eksisterer rett og slett ikke.. En annen forklaringsskole for Fermi-paradokset sier imidlertid at sivilisasjoner på disse nivåene er usynlige og ugjenkjennelige for oss – for ikke å nevne at de, ifølge hypotesen om romdyrehagen, ikke tar hensyn til slike underutviklede skapninger.

Etter testing eller før?

I tillegg til resonnement om høyt utviklede sivilisasjoner, er Fermi-paradokset noen ganger forklart av konseptene evolusjonære filtre i utviklingen av sivilisasjonen. Ifølge dem er det et stadium i evolusjonsprosessen som virker umulig eller svært usannsynlig for livet. Det kalles Flott filter, som er det største gjennombruddet i livets historie på planeten.

Når det gjelder vår menneskelige erfaring, vet vi ikke nøyaktig om vi er bak, foran eller midt i en stor filtrering. Hvis vi klarte å overvinne dette filteret, kan det ha vært en uoverkommelig barriere for de fleste livsformer i kjent rom, og vi er unike. Filtrering kan skje helt fra begynnelsen, for eksempel under transformasjonen av en prokaryot celle til en kompleks eukaryot celle. Hvis dette var slik, kunne livet i rommet til og med vært ganske vanlig, men i form av celler uten kjerner. Kanskje vi bare er de første som går gjennom det store filteret? Dette bringer oss tilbake til problemet som allerede er nevnt, nemlig vanskeligheten med å kommunisere på avstand.

Det er også en mulighet for at et gjennombrudd i utviklingen fortsatt ligger foran oss. Det var ikke snakk om noen suksess da.

Dette er alle svært spekulative betraktninger. Noen forskere tilbyr mer verdslige forklaringer på mangelen på fremmede signaler. Alan Stern, sjefforsker ved New Horizons, sier at paradokset kan løses enkelt. tykk isskorpesom omgir havene på andre himmellegemer. Forskeren trekker denne konklusjonen på grunnlag av nyere oppdagelser i solsystemet: hav av flytende vann ligger under skorpene til mange måner. I noen tilfeller (Europa, Enceladus) kommer vann i kontakt med steinete jord og hydrotermisk aktivitet registreres der. Dette skal bidra til livets fremvekst.

En tykk isskorpe kan beskytte liv mot fiendtlige fenomener i verdensrommet. Vi snakker her blant annet om kraftige stjernebluss, asteroidenedslag eller stråling nær en gassgigant. På den annen side kan det representere en barriere for utvikling som er vanskelig å overvinne selv for hypotetisk intelligent liv. Slike akvatiske sivilisasjoner kjenner kanskje ikke noe rom i det hele tatt utenfor den tykke isskorpen. Det er vanskelig i det hele tatt å drømme om å gå utover dets grenser og vannmiljøet - det ville være mye vanskeligere enn for oss, for hvem det ytre rom, bortsett fra jordens atmosfære, heller ikke er et veldig vennlig sted.

Leter vi etter et liv eller et passende sted å bo?

Uansett må vi jordboere også tenke på hva vi egentlig er ute etter: selve livet eller et sted som egner seg for livet som vårt. Forutsatt at vi ikke ønsker å kjempe romkriger med noen, er det to forskjellige ting. Planeter som er levedyktige, men som ikke har avanserte sivilisasjoner, kan bli områder med potensiell kolonisering. Og vi finner flere og flere slike lovende steder. Vi kan allerede bruke observasjonsverktøy for å finne ut om en planet befinner seg i det som kalles en bane. livssone rundt en stjerneom det er steinete og har en temperatur som er egnet for flytende vann. Snart vil vi kunne oppdage om det virkelig er vann der, og bestemme atmosfærens sammensetning.

Livssonen rundt stjerner avhengig av deres størrelse og eksempler på jordlignende eksoplaneter (horisontal koordinat - avstand fra stjernen (JA); vertikal koordinat - stjernemasse (i forhold til solen)).

I fjor, ved hjelp av ESO HARPS-instrumentet og en rekke teleskoper rundt om i verden, oppdaget forskere eksoplaneten LHS 1140b som den mest kjente kandidaten for livet. Den går i bane rundt den røde dvergen LHS 1140, 18 lysår fra jorden. Astronomer anslår at planeten er minst fem milliarder år gammel. De konkluderte med at den har en diameter på nesten 1,4 1140. km - som er XNUMX ganger jordens størrelse. Studier av massen og tettheten til LHS XNUMX b har konkludert med at det sannsynligvis er en stein med en tett jernkjerne. Høres kjent ut?

Litt tidligere ble et system med syv jordlignende planeter rundt en stjerne kjent. TRAPPIST-1. De er merket "b" til "h" i rekkefølge etter avstand fra vertsstjernen. Analysene utført av forskere og publisert i januarutgaven av Nature Astronomy antyder at på grunn av moderate overflatetemperaturer, moderat tidevannsoppvarming og en tilstrekkelig lav strålingsfluks som ikke fører til en drivhuseffekt, er de beste kandidatene for beboelige planeter " e " objekter og "e". Det er mulig at den første dekker hele vannhavet.

Planeter i TRAPPIST-1-systemet

Derfor virker det allerede innen rekkevidde å oppdage forholdene som bidrar til livet. Fjerndeteksjon av selve livet, som fortsatt er relativt enkelt og ikke sender ut elektromagnetiske bølger, er en helt annen historie. Imidlertid har forskere ved University of Washington kommet opp med en ny metode for å utfylle det lenge foreslåtte søket etter store tall. oksygen i planetens atmosfære. Det som er bra med oksygenideen er at det er vanskelig å produsere store mengder oksygen uten liv, men det er ukjent om alt liv produserer oksygen.

"Biokjemien for oksygenproduksjon er kompleks og kan være sjelden," forklarer Joshua Crissansen-Totton ved University of Washington i tidsskriftet Science Advances. Ved å analysere livets historie på jorden var det mulig å identifisere en blanding av gasser, hvis tilstedeværelse indikerer eksistensen av liv på samme måte som oksygen. Apropos blanding av metan og karbondioksid, uten karbonmonoksid. Hvorfor ingen siste? Faktum er at karbonatomene i begge molekylene representerer ulike grader av oksidasjon. Det er svært vanskelig å oppnå passende nivåer av oksidasjon ved ikke-biologiske prosesser uten samtidig dannelse av reaksjonsmediert karbonmonoksid. Hvis for eksempel en kilde til metan og CO₂ det er vulkaner i atmosfæren, vil de uunngåelig bli ledsaget av karbonmonoksid. Dessuten absorberes denne gassen raskt og enkelt av mikroorganismer. Siden det er tilstede i atmosfæren, bør eksistensen av liv heller utelukkes.

For 2019 planlegger NASA å lansere James Webb-romteleskopetsom vil kunne studere atmosfærene til disse planetene mer nøyaktig for tilstedeværelsen av tyngre gasser som karbondioksid, metan, vann og oksygen.

Den første eksoplaneten ble oppdaget på 90-tallet. Siden den gang har vi allerede bekreftet nesten 4. eksoplaneter i rundt 2800 systemer, inkludert rundt tjue som ser ut til å være potensielt beboelige. Ved å utvikle bedre instrumenter for å observere disse verdenene, vil vi kunne gjøre mer informerte gjetninger om forholdene der. Og hva som kommer ut av det gjenstår å se.